JPH0248009B2 - - Google Patents

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JPH0248009B2
JPH0248009B2 JP58135382A JP13538283A JPH0248009B2 JP H0248009 B2 JPH0248009 B2 JP H0248009B2 JP 58135382 A JP58135382 A JP 58135382A JP 13538283 A JP13538283 A JP 13538283A JP H0248009 B2 JPH0248009 B2 JP H0248009B2
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JP
Japan
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diisocyanate
mol
diol
elastic recovery
glycol
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JP58135382A
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Naoki Ikeda
Shigekazu Ogawa
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Daicel Corp
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Daicel Chemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はソフトセグメント成分として新規ラク
トン変性ジオールを用いて弾性回復性および低温
特性の優れたポリウレタン重合体を製造する方法
に関するものである。 近年、ミクロ相分離構造をもつたいわゆるセグ
メントポリウレタンが物理的架橋を与えるハード
セグメント部と柔軟なゴム弾性を与えるソフトセ
グメント部を適当に変えることによつてその性質
を大幅に変えることが出来ること、化学的な架橋
を必ずしも必要としないので熱可塑性エラストマ
ーとして熱可塑性プラスチツクスと同様な成形加
工法がとれること、従つてある程度リサイクルが
可能であること、更にはミクロ相分離構造が材料
の抗血栓性と関係のあることにより医用高分子材
料として用いうること、またミクロ相分離構造が
膜分離機能としても特殊な性質を賦与し得る可能
性のあること等のため非常に注目されるに至つて
いる。 これらのソフトセグメント成分としては低温特
性のすぐれている点から一般にポリアルキレンエ
ーテルジオールたとえばポリエチレングリコー
ル、ポリ(1,2および1,3−プロピレン)グ
リコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ
ヘキサメチレングリコール、エチレンオキサイド
とプロピレンオキサイドのブロツクまたはランダ
ム共重合体、エチレンオキサイドとテトラヒドロ
フランのブロツクまたはランダム共重合体が用い
られるが、これらの中でも特に耐熱性、耐水性、
機械的強度、弾性回復性などの点からポリテトラ
メチレングリコールが一般に使用されている。併
しソフトセグメントの機能を十分に発揮せしめる
にはソフトセグメント鎖長をある程度長くして明
瞭なミクロドメイン構造を持たせることが好まし
いがポリテトラメチレングリコールはその線状構
造に由来して結晶化の傾向があるため低温特性、
弾性回復性などの性質は必ずしも満足されていな
いのが現状である。 これに対してたとえば、ポリテトラメチレング
リコールをソフトセグメント成分としたセグメン
トポリウレタンエラストマーの耐熱性、機械物
性、耐水、耐加水分解性、低温特性を改良する方
法としてポリテトラメチレングリコールにポリカ
プロラクトンを付加させて得るラクトン変性ポリ
エーテルジオールをソフトセグメント成分に用い
る方法が特開昭55−160016号公報に提案されてい
るが、これまた特に弾性回復性の面からはなお不
十分である。 本発明者らはこのような問題を解決すべく鋭意
研究を加えた結果、側鎖にメチル基を持つた特定
のポリエーテルジオールの飽和脂肪族ラクトン付
加物をソフトセグメント成分に用いたポリウレタ
ンが低温特性、弾性回復性の面において優れた性
質を与えることを見出し本発明に到達した。 すなわち本発明は有機ジイソシアネートと分子
内に2個または2個以上の活性水素を含有する化
合物を反応させてポリウレタン重合体を製造する
にあたり、活性水素を含有する化合物の主成分と
して下記(1)式で表わされる飽和脂肪族ラクトン変
性ジオールを用いることを特徴とする低温特性、
弾性回復性の優れたポリウレタン重合体の製造方
法を提供するものである。 HO−(Y・CO・O−)p(A−O−)l(B−O−)n(C
O・Y・O−)qH(1) (但し、Aは2−メチル−1,3−プロピレン基
【式】 Bは1,4−ブチレン基(−(CH24 -)、lと
mはl+m=約6ないし140でl/m=10/90〜
100/0(モル比)を満足する正の数、 Yは炭素数6ないし8の飽和脂肪族ラクトン環
からエステル結合を取除いた2価の残基、pとq
は1≦p+q≦60を満足する正の数で必ずしも同
じ値でなくてもよい) 次に本発明について詳細に説明する。 本発明のポリウレタン重合体を製造する際に用
いられる有機ジイソシアネートとしては特に限定
されるものではなく、通常ポリウレタン重合体を
得るに用いられる有機ジイソシアネートは総て用
いることが出来る。すなわち芳香族系のジイソシ
アネートとしては2,6−トリレンジイソシアネ
ート、2,4−トリレンジイソシアネート、4,
4′−ジフエニルメタンジイソシアネート、1,5
−ナフタレンジイソシアネート、m−キシリレン
ジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネ
ート、m−フエニレンジイソシアネート、p−フ
エニリレンジイソシアネート、トリジンイソシア
ネート等が用いられる。また架橋を必要とする場
合はトリフエニルメタントリイソシアネート、ト
リス(イソシアネートフエニル)チオフオスフエ
ートなどの多官能イソシアネートを少量、有機ジ
イソシアネートと併用することが出来る。脂肪族
ジイソシアネートとしては1,6−ヘキサメチレ
ンジイソシアネート、1,10−デカメチレンジイ
ソシアネート、イソフオロンジイソシアネート、
ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリ
メチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジン
ジイソシアネートなどを用いることが出来る。 2個または2個以上の活性水素を持つ化合物と
しては水、エチレンジアミン、プロピレンジアミ
ン、フエニレンジアミン、ジフエニルメタンジア
ミン、キシリレンジアミンなどの脂肪族ないしは
芳香族のジアミン、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、ブチレングリコール等のジオー
ル、その他エタノールアミン、ヒドラジンなどの
2官能性低分子化合物が鎖延長剤として用いら
れ、またトリメチロールプロパン、グリセリンの
ような3官能性低分子化合物さらにはN,N,
N′,N′−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)
エチレンジアミンのような4官能性低分子化合物
が架橋剤として用いられる。 またポリエチレングリコール、ポリ(1,2−
プロピレン)グリコール、ポリ(1,3−プロピ
レン)グリコール、ポリオキシテトラメチレング
リコール、ポリオキシヘキサメチレングリコー
ル、さらにはエチレンオキサイドとプロピレンオ
キサイドやエチレンオキサイドとテトラヒドロフ
ランから得られるランダム共重合体またはブロツ
ク共重合体のポリオキシアルキレングリコールが
いわゆるソフトセグメントとして用いられるが、
本発明の目的である低温特性、弾性回復性の優れ
たポリウレタン重合体を製造するためには上記の
2個または2個以上の活性水素を含有する化合物
のうち少なくとも60重量%以上は(1)式で表わされ
る飽和脂肪族ラクトン変性ジオールを用いなけれ
ばならない。60重量%より少いと本発明の特徴が
十分に発揮されないからである。 こゝに前記(1)式で表わされる飽和脂肪族ラクト
ン変性ジオールは3−メチルオキセタンのカチオ
ン開環重合または3−メチルオキセタンとテトラ
ヒドロフランのカチオン開環重合により得られる
ポリエーテルジオール1モルに対し、炭素数6な
いし8の飽和脂肪族ラクトンすなわちε−カプロ
ラクトン、ζ−エナントラクトンまたはη−カプ
リロラクトンを1モル以上60モル以下の量を加え
て、硫酸、燐酸のようなプロトン酸、塩化アルミ
ニウム、塩化第一錫のようなルイス酸またはテト
ラブチルチタネートのような有機チタン化合物を
触媒として窒素雰囲気中で100ないし160℃好まし
くは130ないし150℃で撹拌下に反応させることに
より得られる。ラクトンの付加反応はほゞ定量的
に進行し(1)式におけるpとqの和が1〜60の生成
物が得られるが、これらの値は反応の性質上あく
まで平均的な値であつて分布をもつていることは
言うまでもない。また(1)式のlとmの値はlとm
の和が約6から140迄の間で好ましくは約9から
100迄であり、lとmの比はモル比で10/90ない
し100/0を満足しなければならない。lとmの
和が約6より小さいとこれから得られるラクトン
変性ジオールはソフトセグメント部の分子量が小
さくなりソフトセグメントとしての機能が不十分
であり、また一方約140より大きくなつても実質
上ソフトセグメントとしての機能は改善されるこ
となくむしろポリウレタン化の方法によつて相分
離傾向が大きく現れソフトセグメント成分として
の適用性が低下する。またlとmの比は100/0
すなわち2−メチル−1,3−プロピレン単位が
100モル%になる場合は良い結果を示すが10/90
未満すなわち2−メチル−1,3−プロピレン単
位が10モル%未満になると側鎖メチル基による結
晶性妨害効果は失われテトラメチレン単位に基く
結晶性が現われてくるので本発明の目的とする効
果は現われてこなくなる。また同じ理由で2個ま
たは2個以上の活性水素を含有する化合物として
ポリテトラメチレングリコールのようなポリアル
キレンエーテルグリコールやε−カプロラクトン
変性ポリテトラメチレングリコール等と併用した
場合でもこれらの活性水素含有化合物の60重量%
以上が本発明の飽和脂肪族ラクトン変性ジオール
であることが必要となる。 (1)式のpとqの値はその和が1〜60になるよう
にラクトンを付加せしめるが60より大きいとポリ
カプロラクトンジオールの性質が顕著に現われ低
温特性が損われてくるため好ましくない。この飽
和脂肪族ラクトン変性ジオールを用いたポリウレ
タン化の反応は反応成分を一度に反応させるいわ
ゆるワンシヨツト法または飽和脂肪族ラクトン変
性ジオールないしは他のポリオキシアルキレング
リコールとの混合物よりイソシアネート末端をも
つプレポリマーを作り鎖延長剤として低分子のジ
オール、ジアミン等を反応させるいわゆるプレポ
リマー法を用いることが出来るし、これらの反応
にアニソール、クロルベンゼン、o−ジクロルベ
ンゼン、4−メチルペンタノン−2、ジメチルホ
ルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなど
の溶媒を用いて溶液状態で反応させても良い。更
にまた活性水素含有化合物とイソシアネート基と
の反応を促進するために第三級アミン例えばトリ
エチルアミン、ジメチルエタノールアミン、1,
8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−7−ウンデセン、
モルホリン誘導体など、あるいはジブチル錫ジラ
ウレート、2−エチルカプロン酸第1錫、ジブチ
ル錫−ジ(2−エチルヘキソエート)等の有機金
属化合物を触媒として用いることが出来る。 次に実施例により本発明の内容を具体的に説明
する。 なお、実施例に示している水酸基価は無水フタ
ル酸−ピリジン法で測定した値であり、酸価は同
じくピリジン溶液の直接中和滴定法によつて得ら
れた値である。 引張強伸度特性は約1mmのプレスシートから
JIS準拠のダンベル型試験片を打ち抜き、23℃65
%RHの条件下で10日以上調湿してからクロスヘ
ツド速度50mm/minでテンシロン万能試験機を用
いて測定した。引張破断強度、引張破断伸度、引
張降伏強度、100%モジユラス、300%モジユラス
は得られた応力−歪曲線から求めた値である。 またダンベル型試験片に距離aで標線をつけこ
れを200%延伸して5分間この延伸状態に保ち後
応力を除いて自由状態にしてから直ちに標線間距
離bを測定する。続いて応力除去後10分経過して
から再度標線間距離cを測定する。これらの値か
ら次式により瞬間弾性回復率、遅延弾性回復率を
求めた。 瞬間弾性回復率=2a−b/a×100% 遅延弾性回復率=2a−c/a×100% また耐熱性評価のため理学電機(株)製の示差
熱天秤TG−DTA標準型を用い大気雰囲気中昇温
速度10℃/minで得られたTGA曲線から熱分解
により重量損失が始まる温度Td(℃)を比較する
ことにより耐熱性の目安とした。 実施例 1 先ず飽和脂肪族ラクトン変性ジオールの製造法
を示す。 3−メチルオキセタンの開環重合で得られたポ
リ(オキシ−2−メチル−1,3−プロピレン)
ジオール(水酸基価:60.51、数平均分子量1855)
50g(0.027モル)とε−カプロラクトン24.6g
(0.216モル)を撹拌器、窒素導入口、窒素排出
口、温度計をとりつけた4つ口セパラブルフラス
コにとりゆるく窒素を通しながら140℃で1時間
撹拌を行つた。こゝで触媒として燐酸4滴を加
え、ひき続き140℃で16時間撹拌反応を行なつた。
反応混合物はやや粘稠な微黄色透明液状を呈す。
こゝで反応をとめ室温まで放冷すると白色で柔い
グリース状の反応生成物74gが得られた。この反
応生成物は酸価8.0、水酸基価74.2で水酸基価か
ら求めた数平均分子量は2378、一方ベーパープレ
ツシヤーオスモメーターで測定して得られた数平
均分子量は2375で両者はよく一致した。この生成
物はポリ(オキシ−2−メチル−1,3−プロピ
レン)ジオール1モルに対し平均して4.58モルの
ε−カプロラクトンが付加して得られたε−カプ
ロラクトン変性ジオールである。 次にこのε−カプロラクトン変性ジオールを用
いてポリウレタン化を行なつた。すなわち、変性
ジオール30g(0.0126モル)を300ml容の反応容
器にとり130℃で撹拌しながら約2mmHg迄減圧に
し、約1時間この条件に保つて湿分を除去した。
常圧にゆるく乾燥窒素を通しながら130℃、撹拌
下にヘキサメチレンジイソシアネート2.12g
(0.0126モル)を1滴ずつ約1時間にわたつて滴
下した。添加終了付近で粘度は可成り上昇した。
更に同条件で撹拌を2時間続け粘度上昇が見られ
なくなつたので撹拌を止め反応生成物を取出し
た。生成物は淡黄色透明なエラストマーであつ
た。 このポリウレタンの1mm厚の試験片を用いて測
定して得られた物性は次の通りである。 引張破断強度:45Kgf/cm2 引張破断伸度:430% 瞬間弾性回復率:95.0% 遅延弾性回復率:99.5% 100%モジユラス:20Kgf/cm2 300%モジユラス:40Kgf/cm2 試験片を−40℃の恒温槽に保ちクロスヘツド速
度50mm/minで引張強伸度を測定した。 引張破断強度 73Kgf/cm2 引張破断伸度 200% でなお十分な柔軟性を保持していた。 比較例 1 数平均分子量1072のポリオキシテトラメチレン
グリコールを用い実施例1と同様にε−カプロラ
クトンを平均して4.70モル付加した。このポリマ
ー30g(0.0187モル)に実施例1と同一のヘキサ
メチレンジイソシアネート3.14g(0.0187モル)
を反応させてポリウレタンを得た。1mm厚のプレ
スシートから得た試験片を用いて測定した引張破
断強度は37Kgf/cm2、引張破断伸度は350%、瞬
間弾性回復率は85%、遅延弾性回復率は90%、
100%モジユラスは13.5Kgf/cm2、300%モジユラ
スは33.5Kgf/cm2であつた。 実施例 2 数平均分子量1051の3−メチルオキセタン−テ
トラヒドロフラン(40:60重量比)共重合ジオー
ルに実施例1と同様にε−カプロラクトンを付加
して数平均分子量2716のラクトン変性ジオールを
得た。これは3−メチルオキセタン−テトラヒド
ロフラン共重合ジオール1モルに対し14.6モルの
ε−カプロラクトンが付加したことに相当する。
このラクトン変性ジオール30g(0.0111モル)を
130℃、約3mmHg下で1時間撹拌加熱して脱水乾
燥を行い引続き130℃で撹拌下にヘキサメチレン
ジイソシアネート1.86g(0.0111モル)を少量ず
つ1時間にわたつて滴下した。更に1時間同一条
件で反応を継続し、後生成物を取出して1mm厚の
プレスシートとした。 比較例 2 数平均分子量1072のポリオキシテトラメチレン
グリコールを用いこのグリコール1モルに対して
15.0モルのε−カプロラクトンを付加したジオー
ルを用い同様に等モルのヘキサメチレンジイソシ
アネートを用いてポリウレタンを得た。 実施例2及び比較例2で得られたポリウレタン
のプレスシートの物性を以下に示す。
【表】 本発明によるポリウレタンは弾性の回復性が良
好である。 実施例 3 数平均分子量1072のポリ(オキシ2−メチル−
1,3−プロピレン)ジオール1モルに対し、ε
−カプロラクトン6.52モル付加させて得た数平均
分子量1815のラクトン変性ジオール25g(0.0138
モル)を130℃3mmHg下で1時間撹拌乾燥し室温
に戻してからN,N−ジメチルアセトアミド50ml
を加えて溶液とした。これに室温でジフエニルメ
タンジイソシアネート6.89g(0.0275モル)を50
mlのN,N−ジメチルアセトアミドに溶解した溶
液(一部懸濁)を加え更に触媒として1,8−ジ
アザビシクロ〔5.4.0〕−7−ウンデセンの4%
N,N−ジメチルアセトアミド溶液を0.05ml加え
た。常温撹拌を3時間続け得られたプレポリマー
溶液に鎖延長剤としてエチレンジアミン0.83g
(0.0138モル)を25mlのN,N−ジメチルアセト
アミドに溶解した溶液を約20分かけて常温で滴下
した。引続き3時間同条件で反応を行なつて後生
成物を大量の純水に投入してポリマーを析出させ
水、メタノールで十分に洗滌を行なつた。このポ
リウレタンのポリマーを60℃で約10時間真空乾燥
を行なつてから再度10%濃度のN,N−ジメチル
アセトアミド溶液となし、シリコン離型剤を焼付
けたガラス板上にキヤステイングを行い乾燥、水
洗、乾燥、キヤステイングを繰返して約1mm厚の
シートを作成し、物性評価に用いた。得られた物
性は次の通りである。 引張破断強度 340Kgf/cm2 引張破断伸度 850% 100%モジユラス 150Kgf/cm2 300%モジユラス 213Kgf/cm2 瞬間弾性回復率 95.0% 遅延弾性回復率 99.5% 実施例 4 実施例3に用いたラクトン変性ジオール(数平
均分子量1815)の24.5g(0.0135モル)に1,4
−ブタンジオール1.9g(0.0209モル)を加え140
℃、3mmHgで1時間加熱撹拌して脱水乾燥を行
なつた。常圧に戻し、窒素雰囲気下、140℃で8.6
g(0.0344モル)のジフエニルメタンジイソシア
ネートを粉末状で約1時間にわたり少量ずつ加え
撹拌混合を行なつた。更に同条件下で2.5時間反
応を続行した。生成物は微黄色透明のゴム状物質
でこれよりプレスシートを作成して次の物性値を
得た。 引張破断強度 372Kgf/cm2 引張破断伸度 700% 100%モジユラス 68Kgf/cm2 300%モジユラス 107Kgf/cm2 瞬間弾性回復率 91% 遅延弾性回復率 97.0%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 有機ジイソシアネートと分子内に2個または
    2個以上の活性水素を含有する化合物を反応させ
    てポリウレタン重合体を製造するにあたり、活性
    水素を含有する化合物の主成分として下記(1)式で
    表わされる飽和脂肪族ラクトン変性ジオールを用
    いることを特徴とする新規ポリウレタン重合体の
    製造法。 HO−(Y・CO・O−)p(A−O−)l(B−O−)n(C
    O・Y・O−)qH(1) (但し、Aは2−メチル−1,3−プロピレン基 【式】 Bは1,4−ブチレン基(−(CH24 -)、lと
    mはl+m=約6ないし140でl/m=10/90〜
    100/0(モル比)を満足する正の数、 Yは炭素数6ないし8の飽和脂肪族ラクトン環
    からエステル結合を取除いた2価の残基、pとq
    は1≦p+q≦60を満足する正の数で必ずしも同
    じ値でなくても良い。)
JP58135382A 1983-07-25 1983-07-25 新規ポリウレタン重合体の製造法 Granted JPS6026020A (ja)

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